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ハンドリングと組立のためのロボット

rovi10618

Automatica:ロビロボットビジョン、ホールB4、スタンド328.B; ギミックホールA4、ブース503

サクセスストーリー

スタートアップ ロビロボットビジョン ミュンヘン工科大学の3人の研究者が、あらゆる種類のロボットのハードウェアを大幅に簡素化する使命を果たしました。その研究に基づき、世界中のチームは高価な従来の電子センサーを新しいソフトウェアや一般的なカメラに置き換えることに成功しました。 エンジンを直接制御する可能性があるため、泥棒はグリッパーを使用していました Gimatic.

インテリジェントロボットのためのカメラベースのセンサソフトウェアのアイデアは、主題に関する博士論文から生じたものであり、自律型ロボットシステムの視覚 - 触覚環境認識共同設立者のDr. Ing。 Nicolas Alt。 触覚マッピングへの障害に意図的かつ繰り返し遭遇するロボット式掃除機の観察に触発され、博士号の間に彼は移動ロボットプラットフォーム用の触覚センサを開発した。 センサは、ロボット上の既存のカメラによって観察され、ソフトバンパーとしても機能する単純なフォームビームから構成されています。

rovi20618同じ概念が、グリッパの指に取り付けられる触覚センサにも当てはまります」とDr. med氏は説明します。 Clemens Schuwerk、Roviの制御エンジニアリング、マーケティング、販売。 「その後、外部カメラを使用して受動素子と組み合わせて、ロボットのためのより多くのセンサ、すなわち力モーメントセンサおよび角度センサを構築するという概念を広げました」と述べています。

博士 ニコラス・アルトとドクター。 Clemens Schuwerkは、同じ椅子の博士課程でお互いに知り合って、ついに3番目の学位を取得しました。 Stefan Lochbrunnerは、すぐに新技術の開発と製品化をさらに進め、ビジネスをスピンオフするために力を合わせました。 研究プロジェクトから、2016はスピンオフプロジェクトを開発しました。 このプロジェクトは、連邦経済・エネルギー省の資金援助プログラムであるEXIST Research Transferの資金提供を受けており、特に研究からのハイテク起業のためのものです。

センサソフトウェア技術の原理

センサソフトウェアは、複雑なハードウェアベースのセンサシステムを置き換え、ロボットに視覚を感じさせます。 技術革新は、画像処理を使用して関節位置、位置、把持力、接触プロファイル、および他の触覚または触覚接触情報の堅牢な測定を含み、アームまたはグリッパの外側に取り付けられたカメラを含む。

この斬新なセンサの概念は、人間と同様にグラフィカルに説明することができます。目が閉じていると、手足の位置と関節位置の認識があまり正確でないため、人は腕を正確に配置できません。 古典的な産業用ロボットは人間とは異なり、一般的に「ブラインド」で動作しますが、エンドエフェクタの高精度な位置決めを実現するために、高精度センサを剛性構造と共に使用します。 他方、人間は、物体の正確な操作を可能にするために、視覚知覚、したがって多モード情報処理を追加的に使用する。 同様に、Roviのソフトウェアベースのセンサーは、コスト効率の高いカメラを使用してロボットアームの関節位置と位置および把持力を取得し、ロボットと物体との正確かつ自律的な相互作用を可能にします。

rovi30618ソフトウェアは、画像解析アルゴリズムを使用して、三次元空間におけるロボットアームの関節位置を計算する。 力 - モーメントセンサおよび触覚センサは、安価な泡のような単純な受動的な可撓性要素で置き換えられる。 接触力は、これらの要素の特性変形につながる。 ソフトウェアは、画像解析手法を使用してこの変形を測定し、加えられた力とモーメントを計算するために材料モデルを使用します。 センサソフトウェアは、完全なロボットシステム、ロボットアーム、グリッパ、または移動ロボットプラットフォームに適用可能であり、これらのシステムのインテリジェントな制御を可能にします。

Roviソフトウェアは、とりわけ配線作業を軽減するロボットシステムの多数のセンサーを置き換えます。 さらに、敏感で費用効果の高いロボットの実現を可能にします。 これらのカメラは、その莫大な分布のために非常に安価で強力です。 同時に、それらはロボットの環境検出に不可欠であるため、すでに多くのロボットで利用可能です。 現在のロボット構成は外部のカメラおよびソフトウェアによって測定されるので、ファスナーは必ずしもできるだけ剛性でなくても、高精度で製造される必要はない。 その代わりに、より少ない精度で要素および材料を生成し、製造プロセスを単純化することができる。 これにより、コストを削減し、複雑な保護システムを回避できます。 しかし、柔軟な要素では、関節位置および剛体ロボットモデルを介して従来のようにアームの位置をもはや計算することができない。 しかし、Roviソフトウェアと組み合わせた外部カメラは、アームおよびエンドエフェクタの位置の正確な計算を可能にし、変形はカメラによって検出される。

将来的には、産業用グリッパでもカメラがますます標準になります。 これらのカメラは、説明されているソフトウェアベースのセンサーに多くの場合、どのカメラでも使用できます。

従来のロボットと比較した特性

rovi40618従来のハードウェアセンサーを備えた産業用ロボットアームは、この目的のために特別に設計されているため、<0,1 mmという非常に高い絶対精度と高いジョイント速度を備えています。 ハードウェアセンサーは、> 1 kHzのサンプリングレートを提供できます。 「これらの価値と競争することは、当社の技術の目標ではありません」とDr. 履物。

"未知で変化の激しい環境におけるロボットの適切な尺度は、ロボットとターゲットの間の相対的な精度です。 そしてここで私たちの地形が見えます。 カメラで補完される産業用アームと同様に、カメラベースの対象物の推定によって制限されています。 単純なカメラの典型的な設定では、約1 mmに達する。 Ultra HDカメラで<0,3 mmが可能です。 <45°/ s>のスピードを目指しています」とClemens Schuwerkは説明します。 これはケージ外のロボットにとって安全な選択であり、既存の多くのロボットでも使用されています。

触覚センサおよび力モーメントセンサの精度は、カメラの設定(距離、解像度)に大きく依存します。 通常、中価格のハードウェアセンサーの精度に匹敵する5%以下の精度が達成されます。

一体型カメラ付きインテリジェントグリッパ

一体型のステレオカメラシステムとカメラベースのセンサーを備えたインテリジェントな把持システムの場合、 2爪グリッパMPLM1630Gimaticが使用しているHAN。 一方で、これは小さな部品の注文ピッキングのための現在のサイズのアプリケーションに適しています。 「とりわけ、我々は市場で代替グリッパを見つけることができず、エンジンの直接的な制御が可能になった」と、若い起業家を振り返る。 このインタフェースは重要であり、ソフトウェアのセンサデータを使用してグリッププロセスをインテリジェントに制御および監視することができます。

Gimaticグリッパーを使用すると、エンジンとのインターフェースが開いているため、プロトタイプを素早く簡単に開発できます。 「ここでは高品質でテスト済み/実証済みのハードウェアに依存していますが、コアトピックソフトウェアに集中できます」とDr. Schuwerk氏はさらに次のように述べています。「私たちのような若いスタートアップにとっては、限られたリソースを効率的に利用することが特に重要です。 それにもかかわらず、パイロット顧客として製品をすばやく入手し、フィードバックを得て開発することができます」

開発の課題

「ロボットを構築することは、一般的には、小さなチームでメカニックス、エレクトロニクス、制御、ソフトウェア、コンピュータビジョンなどのさまざまな分野に取り組む上での課題です。 また、各分野ごとに個別の開発プロジェクトを避けなければなりませんでした」とDr. Clemens Schuwerk。 しかし、Roviのコアコンピタンスはソフトウェアなので、若い起業家は既存のハードウェアコンポーネントを使いたいと考えていました。 「ロボット工学のためのオープンおよび/またはモジュラーハードウェアの利用可能性はごく限られているため、デモシステムを構築することが困難でした」とDr. Schu作品。 「GimaticからGripperを選んだ理由は、エンジンに対する「オープンな」インターフェースが市場では利用できないからです。 私たちはまだロボットジョイントやギアボックスなどの特定のサブシステムのための他のパートナーを探しています。 結局のところ、ソフトウェアは絶えず開発されており、とりわけ顧客やパートナーと密接に協力したいと考えています。

新しいアプリケーション分野を開くには

rovi50618従来の産業用ロボット(材料、アセンブリ、物流など)は、特定のアプリケーション、あらかじめプログラムされたスペシャリストに合わせて設計されています。 彼らは通常、1日1日、週7日、24時間のために信頼できる仕事をします。 「われわれの技術は、明確に定義されたタスクや事前にプログラムされたタスクのために非常に短いサイクル時間が必要とされる伝統的なオートメーション技術アプリケーションを対象としていません。 当社のセンサソフトウェアは、敏感で自律性の高いロボットアームとグリッパを可能にしますが、技術的にははるかに簡単で生産性が非常に高いため、コスト効率に優れています」とミッションステートメントの共同創設者は述べています。

このように、スタートアップにより、今日の技術では経済的に実現できないまったく新しい市場やアプリケーションでのロボットの使用が可能になります。 アプリケーションの例は、業界のすべての分野で見つけることができますが、ロジスティクス、農業、食品業界、またはロボットが急速に変化する製品ミックスに対応しなければならない分野など、柔軟で安全なオブジェクトの取り扱いが必要な場合に適しています。 中期的には、研究者は一般的に莫大な価格圧力がかかる家庭用アプリケーションだけでなく、技術のアプリケーションも見ています。

最初の成功と未来への展望

初めて、テーブルロボットアーム用のカメラベースのセンサーソフトウェアがHannover Messe 2018で発表されました。 訪問者からのフィードバックは非常に肯定的でした。 「主要な業界の意思決定者と話をし、製品を発表することができました。 同時に、さまざまな業界の多数のユーザーと話すことができました。 これにより、私たちがまだ気づいていなかったセンサーソリューションのための全く新しいアプリケーションの可能性が生まれました」とDr. Med氏は要約します。 Schu作品。 ちなみに、Roviは6月にミュンヘンのAutomaticaで開催されます。

若いベンチャー企業として、3人の研究者がこの技術をパイロット顧客にもたらすという第一の目標を追求しています。 彼らは、インテリジェントでコスト効率の高いロボットシステムを使用してプロセスを改善し、自動化することができるビジョンのある起業家を募集しています。 長期的に見ると、彼らはこのセンサーソフトウェアの提供者であり、ロボットシステムおよびインテグレータの製造元にライセンス供与していると考えています。


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